Cette substance, composée d’une poudre poreuse en suspension dans du glycol, offre à la fois la simplicité d’implémentation à grande échelle d’un liquide, tout en assurant la rentabilité et l’efficacité énergétique des solides.
Le captage de carbone est un processus qui consiste à collecter et à stocker le dioxyde de carbone (CO2) rejeté par les fabriques et les centrales électriques afin de réduire ses émissions globales. Il existe actuellement deux manières d’effectuer ce captage, l’une utilisant des matériaux solides poudreux qui « collent » au CO2, l’autre ayant recours à un liquide qui l’absorbe. Malgré leurs bénéfices énergétiques et environnementaux potentiels, ces stratégies ne sont toutefois pas idéales en raison de leurs exigences en matière d’ingénierie, de leur coût et de leur efficacité énergétique. Or, des chercheurs de l’EPFL, de l’UC Berkeley et de Pékin ont combiné des solides et des liquides capables de capter le carbone pour mettre au point une « boue » qui allie le meilleur des deux mondes, soit la facilité d’implémentation des liquides à grande échelle, ainsi que les coûts relativement faibles et l’efficacité énergétique des matériaux solides. Cette méthode innovante est présentée dans Nature Communications.
L’approche la plus répandue en matière de captage de carbone nécessite des solutions liquides d’amines, qui absorbent le CO2 dans l’atmosphère. À grande échelle, ce système utilise deux colonnes, l’une pour capturer le CO2, et l’autre pour le libérer du liquide selon un procédé appelé « régénération », qui est l’étape la plus gourmande en énergie, car le CO2 s’attache si fortement aux molécules amines qu’il est nécessaire de les bouillir pour pouvoir les séparer.
Une alternative aux liquides consiste à utiliser des matériaux solides appelés « structures métallo-organiques » (MOF) – de fines poudres dont les particules sont faites d’atomes de métal connectés en une structure tridimensionnelle avec des lieurs organiques. Leur surface est couverte de nanopores qui collectent les molécules de CO2. Pourtant, malgré son coût réduit, cette méthode, qui implique du transport de solides, est très astreignante en termes d’ingénierie. Comme le dit Berend Smit, directeur du Centre de l’énergie de l’EPFL: « Cela équivaut à marcher avec une assiette pleine de talc – difficile de ne pas en mettre partout. »
Associé à des chercheurs de Pékin et de l’UC Berkeley, Smit est l’auteur principal d’une découverte innovante en matière de captage de carbone. Celle-ci combine les solutions liquides et solides dans une « boue », le solide étant un MOF nommé ZIF-8 placé en suspension dans une mixture liquide de glycol 2-méthylimidazole.
« Pourquoi une boue ? », relève Smit. « Parce que les pores des substances requises pour l’absorption sont trop larges et que le liquide environnant les remplirait et les empêcherait de capturer le CO2. Nous avons donc cherché un matériau, le ZIF-8, dont les pores sont trop petits pour les molécules de glycol, mais assez grands pour capter celles du CO2 issu des gaz de combustion. »
Le ZIF-8 est un choix sûr, car il bénéficie d’une excellente stabilité thermique, chimique et en solution, qui s’avère cruciale en cas de cycles de régénération répétés. Les cristaux de ZIF-8 ont en outre des pores de diamètre étroit (3.4 Å), plus faible que celui des molécules de glycol (4.5 Å), ce qui empêche ces dernières de s’y glisser. D’autres liquides ont été testés lors de la mise au point de la boue, dont l’éthanol, l’hexane, le méthylbenzène et le tétrachlorométhane, mais leurs molécules sont toutes assez petites pour pénétrer les pores du ZIF-8 et réduire son efficacité de captage. Le glycérol s’est donc révélé jusqu’ici le liquide idéal.
Le concept de boue vient d’une idée d’un des anciens doctorants de Smit, qui est désormais professeur à Pékin. Il pourrait se révéler être la clé d’une implémentation à grande échelle du captage de carbone. « Pomper de la boue est bien plus facile que transporter une pile de talc, » explique Smit. « Et nous pouvons utiliser la même technologie pour intégrer la chaleur que pour le processus liquide. »
La faculté qu’a la boue de combiner un faible coût avec l’efficacité des matériaux nanoporeux et la simplicité d’un processus de séparation liquide, lui permet de vaincre les obstacles majeurs de l’implémentation du captage de carbone. La boue se sépare en outre exceptionnellement facilement du CO2, ce qui signifie qu’il est inutile d’avoir recours à de grandes quantités d’énergie (p.ex. l’ébullition) pour la régénération. D’où une efficacité énergétique globale accrue.
Cette technique offre un modèle innovant qui va inspirer d’autres combinaisons similaires. Forts de la validation de leur concept, les équipes de chercheurs projettent désormais de tester leur mélange ZIF-8/glycol sur le terrain.
Cette étude est une collaboration entre l’EPFL, l’Université chinoise du pétrole, l’Université de Californie Berkeley et l’Université de Technologie chimique de Pékin.
Source
Liu H, Liu B, Lin L-C, Chen G, Wu Y, Wang J, Gao X, Lv Y, Pan Y, Zhang X, Zhang X, Yang L, Sun C, Smit B, Wang W. A hybrid absorption–adsorption method to efficiently capture carbon. Nature Communications DOI: 10.1038/ncomms6147
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Mais bon sang de bois, qu’elle est cette phobie du CO2, un élément indispensable à la vie, notamment végétale ? Le lobby des ingénieux ingénieurs a encore frappé !
personne ne nie l’intérêt du CO2 pour la vie, c’est juste une histoire d’équilibre et de changement de paradigme c’est comme si vous disiez vivre au chaud c’est bien alors disons jusqu’à 40-50° ce peut être possible (avec suffisamment d’eau!) mais qu’on vous mette dans une ambiance à 60°C sans protection ni refroidissement possible ou plus là il commence a y avoir un hic! « ceusse » ;o) qui « pestent » contre le CO2 se préoccuepent de l’augmentation trop rapide et de l’excès alors merci d’arrêtez les excès en sens inverse ;o)
tiens je vous donne un autre exemple, il n’y pas de polèmique sur l’oxygène, et tout le monde « aime » ce gaz, l’oxygène qui nous permet de « respirer ». mais si le taux était trop fort trop longtemps cela aboutirait à des problèmes sérieux de santé cf. l’hyperoxie de même si le taux était trop bas hypoxie, tout est hstoire d’équilibre!
En espérant que cette méthode soit disponible industriellement assez rapidement. Je pense que l’application numéro 1 de cette avancée est bien sûr le captage du carbone à la sortie des grosses usines « sales » et des centrales à charbon. Si on voit le bilan CO2 de nos amis allemands ou pire américains et chinois, je pense que le captage du CO2 est une excellent solution pour ces pays qui ont choisi la facilité du charbon et qui polluent sans se soucier du réchauffement climatique @PastilleVerte : le lobby du co2 ? Ok il y a d’autre gaz plus importants pour le réchauffement climatique ou plus nocifs pour la nature, mais bon celui sur lequel on peut agir en plus grande quantité est le co2 et c’est une excellente chose que de réduire en priorité le co2. D’une autre manière, chercher à réduire la dépendance aux énergies fossiles dans un premier temps est primordial. Ensuite on pourra se séparer des énergies fissiles également mais tout est question de priorité et de transition énergétique bien gérée.
« Toutes les choses sont poison, et rien n’est sans poison ; seule la dose détermine ce qui n’est pas un poison. » Paracelse (1493-1541) Et en 2014 y en a encore qui l’on pas compris ….
Sous quelle forme le CO2 capte est-il stocke, in fine? Quel est l’interet de tout ce systeme? De produire du CO2 pur a partir de la fumee des centrales? Sur le schema ci-dessous, il ressort par le tuyau en haut a droite. Et apres?? Merci pour votre lumiere…
Pardon, mais cette usine a gaz me fait irresistiblement penser que Gaston Lagaffe avait deja invente un systeme equivalent, beaucoup plus simple:
Si j’ai bien lu (mais il s’agit d’une traduction, et les traducteurs, comme les journalistes, c’est bien connu, ne savent pas écrire un nom chimique sans faire des fautes), le solvant préféré est un mélange de glycol (ou de glycérol) avec le 2-méthylimidazole. Le 2-méthylimidazole absorbe le CO2 (comme les amines). Pas besoin de MOF ???
allez donc lire le chapitre catalyseurs!
dans l’article c’est le titre : (encore) plus rentable… J’ignorais que les procédés de capture de carbone fussent déjà « rentables », et d’ailleurs, que signifie le mot « rentable » dans ce cas ??? PS : concentration du CO2 environ 400 ppmv (parties par MILLIONS) dans l’atmosphère « well mixed » concentration de CO2 dans une salle fermée avec réunion ou conférence ou débat 8 à 10 fois plus, ALERTE il faut interdire les réunions !
Rien ne vaut les bons vieux classiques. Gaston est un visonnaire dans le genre, il a aussi inventer l’éolienne sur le toit de sa voiture. A lire d’urgence
L’éolienne sur le toit de la voiture: c’est comme si vous installiez une sur votre vélo pour alimenter votre dynamo: la physique est inplacable. Pas de gain, que des pertes.